【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)正常負(fù)荷的需要，投入與之相適應(yīng)的數(shù)量發(fā)電機(jī)，變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。這種運行方 式在一年之內(nèi)的運行時間最長。對更復(fù)雜的系統(tǒng)，最大最小運行方式的判斷是比較困難的，有時需要經(jīng)過多次計算才能確定。對于某特殊運行方式，運行時間很短，對保證保護(hù)的選擇性或靈敏度有困難時，且在保護(hù)拒動或誤動不會引起大面積停電的情況，可不予考慮。 設(shè)計題目給定的運行條件為：變電所 220kV 側(cè)由大稻、大城兩條輸電線路與系統(tǒng)環(huán)并運行，并互為備用。低壓側(cè)負(fù)荷萬興線雙回路并列運行，互為備用。與變電所低壓側(cè)電源（西嶺電廠）相連接的大西線雙回路并列運行，互為備用。已知西嶺電廠最大和最小兩種運行方式的阻抗。 考慮變電所所有可能的運 行方式，以確定繼電保護(hù)裝置整定計算和靈敏度校驗時所需要的各個短路電流。 運行方式 1：變電所高低壓雙側(cè)單母線運行或雙側(cè)單母線分段且母聯(lián)斷路器閉合運行，西嶺電廠以最大方式運行，大西雙回線運行（此時變壓器 T1 和 T2 對稱運行，各種參數(shù)相同）。 運行方式 2：變電所高低壓雙側(cè)單母線運行或雙側(cè)單母線分段且母聯(lián)斷路器閉合運行，西嶺電廠以最小方式運行，大西單回線運行（此時變壓器 T1 和 T2 對稱運行，各種參數(shù)相同）。 運行方式 3：變電所高壓側(cè)單母線運行，低壓側(cè)單母分段運行且母聯(lián)斷路器斷開運行，西嶺電廠以最大方式運行，大西雙回線運 行。 大理變電所繼電保護(hù)設(shè)計（論文） 9 運行方式 4：變電所高壓側(cè)單母分段且母聯(lián)斷路器斷開運行，低壓側(cè)單母線運行或單母分段運行且母聯(lián)斷路器閉合。西嶺電廠以最小方式運行，大西單回路運行。 運行方式 5：變電所高壓側(cè)大城線單獨供電， T1(T2)單臺變壓器運行，萬興線單回路供電，西嶺電廠以最小方式運行，大西線單回路供電。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 3 繼電保護(hù)規(guī)程中對相關(guān)保護(hù)的配置要求 保護(hù)分類 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路，應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運行的保護(hù)裝置。電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時可增設(shè)輔助保護(hù)。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和 安全自動裝置的功能是在合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)前提下，保證電力系統(tǒng)和電力設(shè)備的安全運行。 繼電保護(hù)和安全自動裝置應(yīng)符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。當(dāng)確定其配置和構(gòu)成方案時，應(yīng)綜合考慮以下幾個方面，并結(jié)合具體情況，處理好上述四性的關(guān)系： ； ； ； ； ； 。 繼電保護(hù)和安全自動裝置是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行不可或缺的重要設(shè)備。確定電 力網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠站主接線和運行方式時，必須與繼電保護(hù)和安全自動裝置的配置統(tǒng)籌考慮，合理安排。 繼電保護(hù)和安全自動裝置的配置要滿足電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和廠站主接線的要求，并考慮電力網(wǎng)和廠站運行方式的靈活性。 對導(dǎo)致繼電保護(hù)和安全自動裝置不能保證電力系統(tǒng)安全運行的電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式、廠站主接線形式、變壓器接線方式和運行方式，應(yīng)限制使用。 在確定繼電保護(hù)和安全自動裝置的配置方案時，應(yīng)優(yōu)先選用具有成熟運行經(jīng)驗的數(shù)字式裝置。 應(yīng)根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設(shè)計或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線圖及要求，進(jìn)行繼電保護(hù)和安全自動裝置的系統(tǒng)設(shè)計。在系統(tǒng)設(shè)計中，除新 建部分外，還應(yīng)包括對原有系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置不符合要求部分的改造方案。 為便于運行管理和有利于性能配合，同一電力網(wǎng)或同一廠站內(nèi)的繼電保護(hù)和安全自動裝置的型式，品種不宜過多。 電力系統(tǒng)中，各電力設(shè)備和線路的原有繼電保護(hù)和安全自動裝置，凡不能滿足技術(shù)和運行要求的，應(yīng)逐步進(jìn)行改造。 設(shè)計安裝的繼電保護(hù)和安全自動裝置應(yīng)與一次系統(tǒng)同步投運。 繼電保護(hù)和安全自動裝置的新產(chǎn)品，應(yīng)按國家規(guī)定的要求和程序進(jìn)行檢測或鑒定，合格后，方可推廣使用。設(shè)計、運行單位應(yīng)積極創(chuàng)造條件支持新產(chǎn)品的試用。 大理變電所繼電保護(hù)設(shè)計（論文） 11 主保護(hù) 主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。 后備保護(hù) 后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動時，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。 遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)實現(xiàn)后備。 近后備是當(dāng)主保護(hù)拒動時，由該電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失靈保護(hù)來實現(xiàn)的后備保護(hù)。 輔助保護(hù) 輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運行而增設(shè)的簡單 保護(hù)。 異常運行保護(hù) 異常運行保護(hù)是反應(yīng)被保護(hù)電力設(shè)備或線路異常運行狀態(tài)的保護(hù)。 針對本設(shè)計的規(guī)程要求 同時性故障的配置方案 制定保護(hù)配置方案時，對兩種故障同時出現(xiàn)的稀有情況可僅保證切除故障。 對經(jīng)電流互感器接入保護(hù)的要求 在各類保護(hù)裝置接于電流互感器二次繞組時，應(yīng)考慮到既要消除保護(hù)死區(qū)，同時又要盡可能減輕電流互感器本身故障時所產(chǎn)生的影響。 關(guān)于遠(yuǎn)后備保護(hù)的規(guī)定 當(dāng)采用遠(yuǎn)后備方式時，在短路電流水平低且對電網(wǎng)不致造成影響的情況下（如 變壓器或電抗器后面發(fā)生短路，或電流助增作用很大的相鄰線路上發(fā)生短路等），如果為了滿足相鄰線路保護(hù)區(qū)末端短路時的靈敏性要求，將使保護(hù)過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實現(xiàn)時，可以縮小后備保護(hù)作用的范圍。必要時，可加設(shè)近后備保護(hù)。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 （主要針對 110KV 及以下電壓等級保護(hù)） 系統(tǒng)振蕩對保護(hù)的要求 電力設(shè)備或線路的保護(hù)裝置，除預(yù)先規(guī)定的以外，都不應(yīng)因系統(tǒng)振蕩引起誤動作。使用于 220kV～ 500kV 電網(wǎng)的線路保護(hù)，其振蕩閉鎖應(yīng)滿足如下要求： （ 1） 系統(tǒng)發(fā)生全相或非全相振蕩，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動作跳閘； （ 2） 系統(tǒng)在全相或非全相振蕩過程中，被保護(hù)線路如發(fā)生各種類型的不對稱故障，保護(hù)裝置應(yīng)有選擇性地動作跳閘，縱聯(lián)保護(hù)仍應(yīng)快速動作； （ 3）系統(tǒng)在全相振蕩過程中發(fā)生三相故障，故障線路的保護(hù)裝置應(yīng)可靠動作跳閘，并允許帶短延時。 其他相關(guān)規(guī)定 （ 1）有獨立選相跳閘功能的線路保護(hù)裝置發(fā)出的跳閘命令，應(yīng)能直接傳送至相關(guān)斷路器的分相跳閘執(zhí)行回路。 （ 2）使用于單相重合閘線路的保護(hù)裝置，應(yīng)具有在單相跳閘后至重合前的兩相運行過程中，健全相再故障時快速動作三相跳閘的保護(hù)功能。 （ 3）技術(shù)上無特殊要求及無特殊情況 時，保護(hù)裝置中的零序電流方向元件應(yīng)采用自產(chǎn)零序電壓，不應(yīng)接入電壓互感器的開口三角電壓。 （ 4）保護(hù)裝置在電壓互感器二次回路一相、兩相或三相同時斷線、失壓時，應(yīng)發(fā)告警信號，并閉鎖可能誤動作的保護(hù)。 保護(hù)裝置在電流互感器二次回路不正?；驍嗑€時，應(yīng)發(fā)告警信號，除母線保護(hù)外，允許跳閘。 （一般采用有條件閉鎖） （ 5）使用于 220kV 及以上電壓的電力設(shè)備非電量保護(hù)應(yīng)相對獨立，并具有獨立的跳閘出口回路。 （ 6）繼電器和保護(hù)裝置的直流工作電壓，應(yīng)保證在外部電源為 80%～ 115%額定電壓條件下可靠工作。 （ 7）對 220kV～ 500kV 斷路器三相不一致，應(yīng)盡量采用斷路器本體的三相不一致保護(hù)，而不再另外設(shè)置三相不一致保護(hù)；如斷路器本身無三相不一致保護(hù)，則應(yīng)為該斷路器配置三相不一致保護(hù)。 （ 8）跳閘出口應(yīng)能自保持，直至斷路器斷開。自保持宜由斷路器的操作回路來實現(xiàn)。 大理變電所繼電保護(hù)設(shè)計（論文） 13 4 各個保護(hù)的配置原則 變壓器的保護(hù)原則 變壓器常見故障及其處理方法 對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。 （ 1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(cè)的單相短路； （ 2）繞組 的匝間短路； （ 3）外部相間短路引起的過電流； （ 4）中性點直接接地電力網(wǎng)中，外部接地點引起的過電流及中性點過電壓； （ 5）過負(fù)荷； （ 6）過勵磁； （ 7）油面降低； （ 8）變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障。 上述第一，二款的保護(hù)裝置應(yīng)瞬時動作于跳閘，第三，四款的保護(hù)裝置應(yīng)帶時限動作于跳閘，第五，六款的保護(hù)裝置一般作用于信號。 對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝設(shè)信號裝置。 變壓器各種保護(hù)及其裝設(shè)條件 變壓器的主要保護(hù)有以下幾種 瓦斯保 護(hù) 800 千伏安及以下的油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面降低時應(yīng)瞬時作用于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，宜動作于斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器，如降壓變壓器高壓側(cè)無斷路器且未采用第 50條所列的措施時，則可作用于信號。 400千伏安及以下的車間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝瓦斯保護(hù)。 對于變壓器引出線，套管及內(nèi)部的故障，應(yīng)采用下列保護(hù)方式。 縱差動保護(hù) （ 1）用于 6300千伏安及以上并列運行的變壓器； （ 2）用于 10000 千伏安及以上單獨運行的變壓器； （ 3）用于 6300千伏安及以上 的廠用工作變壓器，對廠用備用變壓器可裝設(shè)電流速斷保護(hù)代替差動保護(hù)。 如變壓器的縱差保護(hù)對單相接地短路靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動保護(hù)。縱聯(lián)差動保護(hù)的整定值可小于額定電流。 縱聯(lián)差動保護(hù)應(yīng)符合以下要求： （ 1）應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流； 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 （ 2）應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動。 差動保護(hù)范圍一般包括變壓器套管以其引出線，但在某種情況下，如母線上進(jìn)，出線回路較少的發(fā)電廠和變電所，差動保護(hù)可利用變壓器套管內(nèi)部的電流互感器。 電流速斷保護(hù) 用于 10000 千伏安以下的變壓器，且其過電流保 護(hù)時限大于 秒時。 2020 千伏安及以下的變壓器，如電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求，則裝設(shè)縱差動保護(hù)。 以上各種保護(hù)裝置動作后，應(yīng)斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器。 對由外部相間短路引起的變壓器過電流，一般采用下列保護(hù)方式： 過電流保護(hù) 一般用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故時可能出現(xiàn)的過負(fù)荷。 復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動的過電流保護(hù) 一般用于升壓變壓器和過電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器。 負(fù)序電流和單相式低壓起動的過電流保護(hù) 一般用于大容量 升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器。 上述各種保護(hù)裝置的接線宜考慮保護(hù)電流互感器與斷路器之間的故障。 過負(fù)荷保護(hù) 400千伏安及以上變壓器，當(dāng)臺數(shù)并列運行或單獨運行并作為其他復(fù)合的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況下裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)接于一相電流上，帶時限作用于信號。 在經(jīng)常無值班人員的變電所，必要時，過負(fù)荷保護(hù)可動作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。 零序保護(hù) 中性點直接接地電力網(wǎng)中，如變壓器中性點可能接地運行時，對外部接地引起的過電流，應(yīng)裝設(shè)零序保護(hù)。 溫度保護(hù) 當(dāng)變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過負(fù)荷時，變壓器的油溫將升高。變壓器油的溫度越高，油的劣化速度越快，實用年限減少。當(dāng)油溫達(dá) 115120℃時，油開始劣化，而到 140150℃時劣化更明顯，以致不能使用。油溫高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影響壽命。因此《變壓器運行規(guī)程》（ DLT5721995） 規(guī)定：上層油溫要進(jìn)行監(jiān)視。凡是容量在 1000kVA 及以上的油浸式變壓器均要裝設(shè)溫度保護(hù)，監(jiān)視上層油溫的情況；對于車間內(nèi)變電所，凡是容量在 315kVA 及以上的變壓器，通常都要裝設(shè)溫度保護(hù)；對于少數(shù)用戶變電 所，凡是容量在 800kVA 左右的變壓器，都應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)，但溫度保護(hù)只動作于信號。 變壓器后備保護(hù)設(shè)計原則 （ 1）變壓器后備保護(hù)應(yīng)作為相鄰元件及變壓器本身主保護(hù)的后備，但滿足遠(yuǎn)后備而使接線大為復(fù)雜時，允許縮短對臨線路的后備保護(hù)范圍； （ 2）變壓器后備保護(hù)對各側(cè)母線上的三相短路應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)； 大理變電所繼電保護(hù)設(shè)計（論文） 15 （ 3）變壓器后備保護(hù)應(yīng)盡可能獨立，而不由發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)代替； （ 4）變壓器后備保護(hù)應(yīng)能保護(hù)電流互感器與斷路器之間的故障。 外部相間短路保護(hù)安裝位置 （ 1）雙繞組變壓器，應(yīng)裝于主電 源側(cè)； （ 2）三繞組變壓器及自耦變壓器，一般裝設(shè)于主電源側(cè)及另一側(cè)，主電源側(cè)的保護(hù)應(yīng)帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護(hù)側(cè)的斷路器。當(dāng)上述方式不符合靈敏度時則可在所有各側(cè)均裝設(shè)保護(hù)裝置。各側(cè)保護(hù)裝置應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件； （ 3）供電分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護(hù)外，還應(yīng)在每個供電支路裝設(shè)保護(hù)裝置。 （ 4）雙繞組及三繞組變壓器的保護(hù)裝置應(yīng)接于中性點引出線上的電流互感器。 其他原則 變壓器高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路變壓器組，為了使變壓器的差動或瓦斯保護(hù)能切除變壓器內(nèi)部故障 ，可采用下列措施： （ 1）在變壓器高壓側(cè)未裝設(shè)帶副管及操動機(jī)構(gòu)的高壓熔斷器； （ 2）利用遠(yuǎn)方跳閘裝置斷開線路對側(cè)斷路器，或采用包括整個線路變壓器的共用縱聯(lián)差動保護(hù)； （ 3）在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)接地開關(guān)或短路開關(guān)，即在中性點直接接地電網(wǎng)中，可裝設(shè)單相接地開關(guān)，在中性點非直接接地電力網(wǎng)中，可裝設(shè)兩相短路開關(guān)。 線路的保護(hù)原則